Rev Esp Endocrinol Pediatr

Rev Esp Endocrinol Pediatr 2017;8 Suppl(1):16-20 | Doi. 10.3266/RevEspEndocrinolPediatr.pre2017.Apr.394
La importancia de la microbiota en la obesidad

Enviado a Revisar: 4 Abr. 2017 | Aceptado el: 5 Abr. 2017  | En Publicación: 5 May. 2017
Francisco J. Tinahones
Servicio de Endocrinología y Nutrición. H. Universitario Virgen de la Victoria. Málaga
Correspondencia para Francisco J. Tinahones, Servicio de Endocrinología y Nutrición, H. Universitario Virgen de la Victoria, Málaga
Tabla 1 - Microorganismos predominantes en el tracto gastrointestinal humano
Figura 1 - Fermentación sustancias indigeribles

Introducción

El término microbiota intestinal hace referencia a la comunidad de microorganismos vivos reunidos en un nicho ecológico determinado. El ecosistema microbiano del intestino incluye especies nativas que colonizan permanentemente el tracto gastrointestinal y una serie variable de microorganismos vivos que transitan temporalmente por el tubo digestivo. [1] La microbiota intestinal es heterogénea, y está compuesta mayoritariamente por bacterias, con una minoría de virus, hongos y células eucariotas. El número de células microbianas en el lumen es 10 veces mayor que las células eucariotas del organismo lo que representaría alrededor de 1 kg y medio del peso corporal. Además, el microbioma intestinal -conjunto de genes microbianos- es 100 veces mayor que el genoma humano, así, la adquisición de microbiota intestinal en el momento del nacimiento a partir de la microbiota de la madre puede considerarse como la herencia de un genoma paralelo. [3-4]

La microbiota intestinal juega un papel importante tanto a nivel local como global. En condiciones normales, la microbiota intestinal afecta a la estructura anatómica y fisiológica del intestino aumentando la superficie de absorción, promoviendo la renovación de las células de las vellosidades, incrementando el contenido intraluminal y acelerando el tránsito intestinal.[6] Además, estos microorganismos constituyen un enorme potencial enzimático en el intestino, desempeñando una amplia variedad de funciones metabólicas; participando en la digestión y obtención de energía mediante la hidrólisis de los componentes de la dieta (glúcidos, proteínas, lípidos), extracción de nutrientes esenciales, síntesis de vitaminas (K, B12, biotina, ácido fólico y pantoténico), y favoreciendo la absorción de diversos minerales como calcio, fósforo, magnesio e hierro.[7] Otra función importante que también desempeña es inmunomoduladora; al interactuar con el sistema inmunológico, favoreciendo la maduración de las células inmunitarias,[8] y contribuyendo de forma importante a la destrucción de toxinas, carcinógenos y evitando que nuestro intestino se colonice por bacterias patógenas. Así, la microbiota intestinal puede ser considerada como un órgano virtual exteriorizado, metabólicamente adaptable, flexible y rápidamente renovable, que contribuye al metabolismo y tiene un papel importante en la obtención de energía y nutrientes a partir de la dieta. [9]

 

Nuestra microbiota

Composición de la microbiota intestinal humana

Los microbios colonizan todas las superficies del cuerpo humano que están expuestas al ambiente, la mayoría de los cuales residen en el tracto intestinal. La composición de la microbiota varía a lo largo del tracto gastrointestinal en sus diferentes porciones y también dentro de cada una de éstas, como se resume en la Tabla 1; aumentando en cantidad y complejidad a medida que avanzamos por el tracto gastrointestinal. [10]

El mayor número de bacterias en el tracto gastrointestinal humano reside en el intestino grueso. Los factores que facilitan el desarrollo bacteriano son la elevación del pH próximo a la neutralidad, la disminución de la concentración de sales biliares y de restos de secreción pancreática. Además, en el colon el tiempo de tránsito es lento lo que brinda a los microorganismos la oportunidad de proliferar fermentando los sustratos disponibles derivados de la dieta o de las secreciones endógenas. [11-12]

En estos últimos años numerosos estudios han descrito la composición de la microbiota y han demostrado una gran variabilidad en la composición en individuos sanos, encontrándose incluso que los gemelos comparten menos del 50% de sus taxones bacterianos a nivel de especie,[13) sin embargo este hecho no quiere decir que la genética no desempeñe un papel en el establecimiento y conformación de la microbiota intestinal, ya que se ha demostrado que la composición de la comunidad bacteriana está  influenciada por locus genómicos específicos del huésped. [14-15]   Las principales bacterias corresponden a tres grandes filos: Firmicutes (gram-positivos), Bacteroidetes (gram-negativos) y Actinobacterias (gram-positivos). Firmicutes son el filo que se encuentra en mayor proporción (60%), incluye alrededor de 200 géneros, y los más importantes son los Micoplasma, Bacillus y Clostridium y a la vez en cada género pueden existir diferentes especies, los Bacteroidetes y Actinobacterias suponen el 10% cada una de la microbiota intestinal. El resto de los microorganismos que componen la microbiota intestinal pertenecen a más de 10 familias minoritarias.

Establecimiento de la microbiota

El establecimiento de las poblaciones microbianas que colonizan el intestino acompaña al desarrollo del mismo, ocurriendo los cambios más drásticos en la composición microbiana intestinal durante la primera infancia. Aunque tradicionalmente se ha defendido que la adquisición de la microbiota intestinal comienza en el momento del nacimiento y se va consolidando a lo largo de la vida del individuo, algunas evidencias demuestran que el tracto gastrointestinal del feto en realidad ya está habitado por algunos microorganismos. Sin embargo, la mayoría de las bacterias se adquieren durante y después del nacimiento. El tracto gastrointestinal del recién nacido está expuesto a una gran cantidad de microorganismos, y la madre representa probablemente el factor externo más influyente para el desarrollo del microbioma del bebé, debido a los contactos íntimos durante el parto, alimentación, etc. (16-19] Por tanto, la constitución de la microbiota intestinal se ve afectada por multitud de variables como son: tipo de parto (natural o cesárea), tipo de alimentación (leche materna o artificial), factores medioambientales, culturales y geográficos, entorno familiar, etc.[16-20] Los bebés que nacen por vía vaginal tienen comunidades parecidas a las encontradas en la microbiota vaginal de sus madres. En contraste, aquellos nacidos por cesárea poseen una microbiota característica de la piel y predominada por taxones como Staphylococcus y Propionibacterium spp.[18] Algunos resultados permiten plantear la hipótesis de que el tipo de parto influencia las funciones inmunitarias durante el primer año de vida a través del desarrollo de la microbiota intestinal, ya que encontramos bebés nacidos por cesárea que tienen un bajo recuento de células bacterianas en muestras fecales y un alto número de células secretoras de anticuerpos.[21] Además, la lactancia natural es uno de los factores clave en el desarrollo de la microbiota intestinal del neonato, ya que garantiza un aporte continúo de bacterias durante todo el periodo de lactancia. [22]

Los siguientes grandes cambios en la composición de la microbiota intestinal se producen tras la introducción de la alimentación sólida y el destete, cuando se comienza a desarrollar una microbiota de mayor riqueza y diversidad. Al mismo tiempo, el sistema inmunitario “aprende” a diferenciar entre las bacterias comensales y las patógenas. La composición bacteriana comienza a converger hacia un perfil de microbiota adulta al final del primer año de vida [16] y se asemeja por completo a la microbiota adulta a los dos 2 años y medio de edad. [23] A partir de esta etapa predominan Firmicutes y Bacteroidetes, mientras que en los primeros días tras el nacimiento predominan las Proteobacterias y las Actinobacterias. Una vez que la microbiota ha alcanzado la madurez, ésta permanece en su mayor parte estable hasta la vejez, cuando se reduce esta estabilidad. El consorcio ELDERMET estudió la microbiota de los ancianos, encontrando una composición característica diferente a la de los adultos jóvenes, particularmente en las proporciones de los grupos Bacteroides spp. y Clostridium. [24]

Pérdida de biodiversidad de nuestra microbiota intestinal

La evidencia existente apunta hacia un cambio importante de la microbiota intestinal en las últimas décadas, aumentando la presencia de determinadas especies con descenso del resto, aunque el hallazgo más sorprendente es la pérdida de diversidad microbiana observada en los países desarrollados. Dentro de los factores que han influido en este cambio de nuestra microbiota se encuentran: saneamiento del agua, incremento de cesáreas, aumento del uso de antibióticos en pre-término, reducción de la lactancia, familias pequeñas, aumento del uso de antibióticos y aumento de aseo y uso de jabones antibacterianos.

Uno de los factores más importantes implicados en este hecho es el aumento del uso de antibióticos, objetivándose alteraciones importantes en la microbiota intestinal tras su uso.   Ahora hay pruebas convincentes de que existen modificaciones importantes en la microbiota después de un tratamiento con antibióticos. [25-27] Aunque el particular taxón afectado varía entre individuos, algunos taxones no se recuperan incluso después de meses de tratamiento, y en general, hay una disminución a largo plazo en la biodiversidad de las bacterias tras su uso. 

Muchos estudios han sido publicados al respecto, Neyrinck y Dekzenne,[28] observaron tras la administración de un antibiótico de amplio espectro en roedores obesos una mejora en las alteraciones metabólicas y cambios en filos como Firmicutes, Bacteroidetes y Proteobacteria. Además, varios experimentos [29] han demostrado que el uso de tratamientos antibióticos de amplio espectro como la vancomicina puede incrementar la abundancia de Akkermansia muciniphila en roedores, reduciendo la incidencia de diabetes. Asimismo, muchos trabajos apoyan en modelos animales que la antibioterapia de amplio espectro reduce significativamente los niveles plasmáticos de lipopolisacáridos (LPS), la inflamación del tejido adiposo visceral, el estrés oxidativo y mejora los parámetros del metabolismo hidrocarbonado.

De otro lado, algunos estudios han asociado la exposición a antibióticos con aumentos de la masa corporal en diferentes circunstancias, como son los primeros meses de la vida, durante la infancia, en sujetos desnutridos, animales, infectados por H. pylori, enfermos con fibrosis quística…, sin poder discernir si este aumento de peso es debido a los efectos beneficiosos del tratamiento antibiótico en la prevención o tratamiento de infecciones bacterianas o a través de sus efectos sobre la microbiota, siendo plausible que estén presentes una mezcla de estos dos mecanismo en muchos de los escenarios descritos. [30-34]

Estudios epidemiológicos han apoyado el aumento del riesgo de sobrepeso en la infancia tardía con la exposición a terapia antibiótica en la primera infancia.[35] Incluso han relacionado el progresivo aumento de obesidad poblacional con el uso creciente de antibióticos.[36-37] Durante décadas, dosis subterapéuticas de antibióticos se han utilizado para promover el crecimiento de animales de granja, con incremento de masa grasa, relacionándose incluso el uso creciente de antibióticos con el aumento de la obesidad.[38-39] En contraste con estas observaciones, la exposición a antibióticos en los primeros años de vida en niños de madres con sobrepeso se ha asociado con un menor riesgo de sobrepeso en la infancia.  En conjunto, estos estudios pueden sugerir que la exposición a antibióticos en etapas tempranas de la vida puede perturbar la microbiota intestinal sana, pero por otro lado, también tiene el potencial de modificar una microbiota perturbada hacia un estado más saludable. [40]

 

Microbiota y obesidad

En las últimas décadas estamos viviendo un incremento espectacular de la prevalencia de enfermedades metabólicas en los países desarrollados o en vías de desarrollo y el vertiginoso incremento de la obesidad está a la cabeza. Factores ambientales como el incremento de la ingesta calórica y el descenso de la actividad física han sido considerados las causas de este espectacular aumento de prevalencia de obesidad y enfermedades metabólicas. Sin embargo, no parece que desde el año 1990 a la actualidad se haya seguido incrementando la ingesta calórica y el descenso de actividad física en nuestro entorno y sin embargo el crecimiento de la prevalencia de obesidad sigue siendo exponencial, por tanto se está pensando en otros factores ambientales que puedan explicar este incremento y entre estas causas se encuentran los posibles cambios en la microbiota.

Durante el curso de la década pasada, numerosos trabajos publicados sugieren que la microbiota intestinal, y más concretamente sus variaciones en la composición y diversidad, desempeñan un papel importante en el desarrollo de trastornos metabólicos, especialmente diabetes y obesidad. Existen muchos estudios que evidencian profundos cambios en la composición y función metabólica de la microbiota en los sujetos con obesidad. [41-43]  Así, la microbiota intestinal está siendo cada vez más reconocida como una pieza clave que conecta genes, medio ambiente, y el sistema inmunológico; viéndose implicada en la regulación de la función metabólica, desarrollo de inflamación de bajo grado y regulación del balance energético.

Varios mecanismos se han propuesto como enlace entre la microbiota intestinal y la obesidad, entre los que se incluyen:

1.-Cambios en la proporción de bacterias intestinales podría hacer que predominarán las bacterias que degradan polisacáridos indigeribles y esta composición de la microbiota rentabilizaría más la energía de los alimentos. Concretamente, el incremento de Firmicutes observado en animales y sujetos obesos se podría asociarse con un aumento en la capacidad para digerir algunos polisacáridos indigeribles produciéndose tras su actuación monosacáridos y SCFA capaces de ser absorbidos por el huésped obteniendo finalmente energía de sustancias que se eliminarían por las heces sin ser absorbidas (Figura 1). Por lo tanto, existe una microbiota específica que es capaz de obtener más energía de la misma ingesta calórica diaria.

2.-La generación de metabolitos activos como SCFA o ácidos biliares implicados en efectos antiinflamatorios y de regulación del metabolismo hidrocarbonado-lipídico.

3.-Incremento del sistema endocannabinoide con su importante papel en la homeostasis energética mediante la regulación del apetito y la motilidad intestinal.

4.-La disminución de la expresión génica intestinal del factor adiposo inducido por el ayuno (FIAF-Fat-Induced Adipocyte Factor) encargado de inhibir la actividad de la lipoproteína lipasa en relación con el almacenamiento hepático y adiposo de grasas.

5.-La modulación intestinal derivada de la secreción de péptidos (GLP-1, GLP-2, péptido intestinal YY, …). 

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